摘要：现有制导控制系统设计开发平台的技术复杂性与快速开发之间形成了突出的矛盾，而且普遍存在设计平台维护成本高、扩展性差等一系列问题。针对以上问题，建立了导弹制导控制系统的各个子模型，研发了导弹制导控制系统设计平台。平台将视景仿真功能与数字仿真功能相结合，建立制导控制系统仿真环境，并将导弹仿真数据进行实时显示及结果复现，用三维动画图像的方式，来展示导弹弹道轨迹、位置姿态、自身状态、传感器覆盖范围等，对目标识别、弹着点预测、引战配合攻击效果评估等分析结果进行可视化，更清晰地描述出制导控制系统的实时运行状态，在提高导弹制导控制系统设计性能和质量等方面具有积极的意义。
关键词：视景仿真；制导控制系统；导弹设计
0引言
目前，国内导弹制导控制系统设计基本上全部采用传统的编程仿真方法，其工作效率及可靠性已无法适应目前导弹研制对制导控制系统开发快速性、高可靠性的要求。为提高制导控制系统算法设计的水平和效率，依托某型导弹制导控制系统的研制需求，利用视景仿真技术的优势特点，研发了制导控制系统设计平台软件。通过制导控制系统设计平台的可视化的操作，原本复杂的制导控制系统设计与验证工作得到了简化，开发人员通过视景仿真能够更加快捷的观察与获取导弹飞行仿真过程中的参数信息，真实有效的展示各类飞行状态，也更加直观地查看仿真结果，是否符合预期理论要求。已经通过工程应用验证了该设计平台的易用性与正确性[1]。
1技术方案
制导控制系统设计平台采用了模块化的技术方案，核心通用模块包括数字仿真平台、数据分析模块、可视化仿真模块等。该模块化方案可实现大规模的系统模块重用，通过核心通用模块的灵活集成和组合，构建新的制导控制系统时，不需要从头开始研发系统，可以适应不同的制导控制系统设计需求，大大提高了系统的可通用性、维护性和扩展性[2]。
2平台设计
2.1视景仿真模块
视景模块模块的开发可以分成三个步骤。（1）三维模型的建立本平台所需建立的三维模型主要有导弹模型、目标与载机模型，地形模型与环境模型等。使用视景建模专业软件MultigenCreator，建立平台需要的三维模型。（2）虚拟场景的配置在三维模型的建立完成后，可以通过VegaPrime自身携带图形化用户接口工具LynxPrime来对虚拟场景进行配置。LynxPrime可以在图形界面里设置重要参数来对可视化场景进行预览，从而减少了编写程序代码的工作量，大大提高了编程工作的效率。在虚拟场景配置的过程中以观察者为中心，完成虚拟场景、虚拟环境、虚拟声音、虚拟窗口四个部分的参数设置，模拟观察者对整个虚拟场景的观察视图。（3）虚拟场景的驱动LynxPrime对虚拟场景进行配置后，可以得到虚拟场景信息。随后利用VegaPrime的C++编程接口即可对虚拟场景里的三维模型进行实时驱动，以实时的显示视景仿真画面[4]。
2.2数据分析模块
为了实现通用化的需求，数据分析模块的编程过程中设计了复杂的数据处理算法，对载入的仿真数据里的字符进行判断，自动识别出目前所有格式的仿真数据，并把仿真数据处理成数字仿真的标准格式。数据分析模块的编程过程中，涉及曲线实时显示，数字的实时显示。仅仅依靠VisualStudio2005的自带界面控件无法满足这样的要求，结合美观性和使用的简易性考虑，选择BlueSky公司的ProEssentials图形控件搭建了数据分析应用程序界面。ProEssentials图形控件为在VisualC++中开发测量系统提供了图形交互式设计方式。开发者可以在VisualC++开发环境中调用这些控件，实现二维曲线或三维图像的数据分析功能。
2.3算法仿真模块
算法仿真模块的主要设计过程如下：（1）首先在仿真模型参数里，完成导弹的气动吹风数据以及导航方式、导弹推力的确定。对弹体模型进行线性化处理，完成导弹的动态特性评估；（2）根据弹体六自由度刚体动力学模型，进行制导控制系统分析评估，选定自动驾驶仪方案、制导算法方案[5]；（3）对稳定控制回路、制导回路以及滤波算法进行制导系统数字仿真，确定稳定控制系统、制导滤波算法、导引律的设计参数；（4）算法仿真模块输出的仿真数据经过数据分析模块、视景仿真进行确认分析和反馈。根据反馈的结果对制导控制系统参数进行修正，修正参数后继续进行仿真，直到得到满足指标要求的仿真结果。
3平台实现
为了使用户更容易理解操作界面，制导控制系统设计平台软件界面采用了类似经典VC6.0软件界面的布局，软件界面分为3个区：主视图是工作视图区，工作视图区负责显示并修改仿真代码、显示二维与三维数据分析界面、可视化仿真界面等工作；左侧视图为项目管理区，负责选择工程文件、选择数字仿真条件、选择数字仿真变量等工作。最下面是参数显示区，用户可以观察并调节各个仿真参数。选择了仿真项目文件以后，即可进入数字仿真平台提供了强大的数据分析显示功能及操作支持，可实现各种复杂情况下的数据曲线的分析。在参数设置里，设置好数据中的飞行坐标、飞行时间、雷达探测范围、战斗部杀伤范围等仿真变量，已经通过前期仿真数据处理载入视景仿真模块。视景仿真模块逼真地模拟了导弹的速度、导弹姿态、舵机、发动机尾焰与尾烟的变化等等，在很大程度上反映了导弹真实的工作状态；而且能够还原在以地表特征为背景的相对运动视场变化，逼真的呈现导弹真实工作环境和靶场地形地貌，多次用于外场靶试场景的回放与产品成果的可视化演示。
4结语
本文提出了一种基于视景仿真的导弹制导控制系统设计平台。通过算法、技术与程序的结合，平台可以直观的完成整个导弹制导控制系统的设计，清晰的展示导弹制导控制系统的实时运行状态，为导弹设计提供了一个易用高效的工具。结果显示，该平台运行流程，实施效果逼真，操作简单易学，满足了导弹制导系统算法设计、成果演示等需求，有效的提高了导弹制导控制系统算法设计水平和研发效率。
参考文献
[1]郑哲.三维坐标平面显示技术在可视化仿真中的应用[J].航空兵器,2010,(1):61-64.
[2]彭亮,黄心汉.基于VC和VegaPrime联合开发的巡航导弹仿真系统研究[J].中南大学学报,2010,41(1):209.
[3]姜光焱,张伟,段昶.基于vegaprime的导弹仿真系统的研究[J].系统仿真学报,2013,25(4:645-649).
[4]王孝平,董秀成,郑海春,李兆峰.VegaPrime实时三维虚拟现实开发技术[M].西南交通大学出版社,2012.
[5]雷虎民,楼顺天,刘兴堂等.六自由度导弹制导系统的建模与仿真研究[J].系统仿真学报,1999,11(1):30-39.
作者:武文峰 龚铮 单位:中国空空导弹研究院
